Вывоз мусора: musor.com.ru
Главная | Контакты: Факс: 8 (495) 911-69-65 |

Адиабатическом расширении



Пример 4.2. Интересным приложением теории адиабатического расширения газов является вычисление изменения температуры по высоте атмосферы. В атмосфере существуют конвекционные токи, непрерывно перемещающие воздух из верхних слоев в нижние, а из нижних в верхние. Когда воздух поднимается в верхние слои с более низким давлением, он адиабатически расширяется (ибо является плохим проводником теплоты) и его температура понижается.

где / — теплосодержание газов в конце адиабатического расширения от р'0 до р{, определяется по J —5-диаграмме, •%; — задаются по оценке (0,85-1-0,88).

В другом типе лазеров, разрабатываемых в последние годы, повышение температуры ограничивается процессом адиабатического расширения. В этом случае азот получает колебательное возбуждение в электрическом разряде при прохождении через тонкие капилляры. Затем возбужденный азот расширяется — сначала в круглых соплах, которыми заканчиваются капилляры, потом в общем двумерном сопле, непосредственно перед входом в резонатор. При этом трансляционная температура снижается с 500 до 300 К, колебательная же поддерживается на уровне 4000 К (в разряде — 6000 К). Углекислый газ инжектируется через две щели, непосредственно перед входом в резонатор, при температуре 300 К. Газовая смесь проходит через резонатор в поперечном направлении.

При отношении концентрации электронов к концентрации молекул, не зависящем от давления газа (nj N — const), мощность излучения оказывается пропорциональной N2, т. е. квадрату давления. Приведенные оценки свидетельствуют о новых открывающихся возможностях в создании лазеров высокого давления. В заключение остановимся еще на одном типе мощных газовых ОКГ, разрабатываемых в последнее время, — это так называемые газодинамические лазеры (ГДЛ). В них используется особый способ получения инверсии, заключающийся в резком охлаждении предварительно нагретой рабочей смеси путем адиабатического расширения газа. При нагревании газа молекулы переходят на верхние уровни, но при этом сохраняется обычное больцманов-ское распределение по энергетическим уровням с большим заселением нижних уровней по сравнению с верхними. При охлаждении газа молекулы должны перейти на нижние уровни, скорость их перехода зависит от времени жизни на том или другом уровне.

На фиг. 33 приведен цикл со сжатием пара в компрессоре в ^s-координатах. Цикл состоит из следующих процессов: адиабатического сжатия /—2, подвода тепла по изобаре 2—3, адиабатического расширения 3—4 и отвода тепла по изобаре 4—/. На фиг. 34 приведена конструктивная схема двигателя.

Цикл Карно состоит из обратимых процессов и поэтому полностью обратим. В том случае, когда цикл совершается в обратном направлении (см. рис. 8), в процессе 4—3 (изотермическое расширение) рабочему телу (агенту) сообщается количество тепла Q2 от теплового резервуара с температурой Т2, а в процессе 2—1 (изотермическое сжатие) агент отдает количество тепла Qi тепловому резервуару с температурой Т\. Процессы /—4 и 3—2 это процессы адиабатического расширения и сжатия. В этом цикле суммарная работа сжатия (процесс 3—2—1) больше, чем работа, полученная от расширения агента (процесс /—4—3), т. е. затрачивается работа, эквивалентная площади цикла W; в результате от теплового резервуара Т2 (более холодного) отнимается количество тепла Q2 и передается тепловому резервуа-

Существует несколько внешне похожих друг на друга случаев адиабатического расширения газа без производства полезной работы. Помимо дросселирования известны такие процессы:

Нижний уровень температур, получаемых методом дросселирования и адиабатического расширения в детан-

дерах, практически ограничен температурой конденсации используемого рабочего вещества при давлении конца расширения. Так, в специальных гелиевых установках, этими методами могут быть получены температуры порядка 4°К, и при последующем вакуумировании жидкого гелия температуры около 1°К- В области температур, близких к абсолютному нулю, резко меняется характер кривых: адиабата сливается с изотермой, возникают явления сверхпроводимости и сверхтекучести. Поэтому и с теоретической точки зрения использование эффекта адиабатического расширения и дросселирования не может дать дальнейшего охлаждения.

Такой же эффект можно получить, осуществив последовательно процессы изотермического сжатия /—2 и адиабатического расширения 2—3 (см. рис.34 б). Достигнув состояния рабочего тела с температурой Т (точ-. ки 3), можно охладить любое текучее вещество, заста-

Величину отклонения температуры некоторых в процессе их адиабатического расширения, протекающего без конденсации, от температуры насыщения при плоской поверхности раздела фаз иллюстрирует рис. 4-2, заимствованный из [Л. 43]. На графике в логарифмических координатах нанесены кривые упругости паров азота, кислорода и углекислого газа, а также линии изоэнтропийных

каналах, кДж/кг; *0, i2—-энтальпии газа на входе в сопло и выходе из него при адиабатическом расширении (см. рис. 94), кДж/кг; с0 — начальная скорость пара или газа перед соплом, м/с.

Знак минус указывает, что теплота отводится от системы. Если теперь сжатый, газ будет использован для получения работы при адиабатическом расширении в турбине, 'его температура существенно снижается.

Для фторсодержащих углеводородов, как и для других многоатомных веществ, характерен положительный наклон верхней пограничной кривой. При адиабатическом расширении пара сверхкритических параметров он в конце расширения является перегретым, что приводит к значительным потерям тепла в конденсаторе. Поэтому в схеме установки, предлагаемой в работе ([Л. 34], предусматривается использование тепла перегрева для регенерации. Существенным недостатком такой установки является сильно развитая система регенеративного подогрева. Размеры и стоимость регенеративных теплообменников ограничивают возможность практического применения описанной установки,

где f — температура ртути, <р — широта места замера. Нагревание воздуха на 1° увеличивает Дг на 4%. При адиабатическом расширении воздуха подъёму на 100 м соответствует падение температуры на 1°. Меньшее падение температуры означает устойчивое, а большее — неустойчивое состояние атмосферы. В нижнем слое атмосферы — в тропосфере — температура с увеличением высоты падает. Та часть атмосферы, в которой температура не зависит от высоты, называется стратосферой. Положение границы тропосферы зависит от широты и времени года, но в среднем можно считать её лежащей на высоте 11 км. Ввиду ограниченных размеров машин и сооружений (кроме воздухоплавательных) и незначительности для них влияния изменения давления с высотой (в пределах габаритов) по сравне-

при адиабатическом расширении. При поршневой рабочей машине необходимо fj понизить до 400° С, что достигается впрыскиванием воды.

Так как время жизни верхнего лазерного уровня молекулы СО2 значительно больше нижнего, расселение нижнего идет с большей скоростью. При адиабатическом расширении газа в сопле и происходящем при этом резком охлаждении в газе, выходящем из сопла, будет иметь место различное расселение молекул по энергетическим уровням в различных областях струи. В ближайшей к соплу области еще будет преобладать населенность нижнего уровня, но на некотором расстоянии от сопла, соответствующем

/ — паротурбинная установка; 2 — газотурбинная установка (трехступенчатое охлаждение при сжатии, трехкамерное сгорание, о = 0,8); 3 — газотурбинная установка (трехступенчатое охлаждение при сжатии, однокамерное сгорание, о = 0,8); 4 — при адиабатическом сжатии и адиабатическом расширении.

Из уравнения (107) непосредственно следует, что при адиабатическом расширении (Q=0) изменение энтальпии газа до и после детандера, или его холодо-производительность At, в теоретическом случае равна работе машинного цикла. Работа машинного цикла детандера эквивалентна площади индикаторной диаграммы так же, как и при сжатии газа в компрессоре.

где wt — скорость при адиабатическом расширении.

Удельный объем смеси за конденсатоотводч-иком определяют при адиабатическом расширении, при постоянной энтропии, пользуясь известными уравнениями термодинамики:

Промежуточный перегрев пара повышает тепловую экономичность процесса выработки электроэнергии, как видно из следующего. Пусть начальное и конечное теплосодержание при адиабатическом расширении выражаются величинами iH и iK. Если пар для промежуточного перегрева отбирается при теплосодержании in n и возвращается в турбину с теплосодержанием i'n n> то конечное теплосодержание при адиабатическом расширении его будет несколько больше. Обозначим новое значение через гк п. Процесс изобразится линией in—*in. п~*1'п. п~*^к. п (фиг. 10), а располагаемый перепад увеличится до




Рекомендуем ознакомиться:
Активного деформирования
Активного наполнителя
Активного взаимодействия
Активность механизмов
Активности кислорода
Активности теплоносителя
Абразивными свойствами
Акустических характеристик
Акустических преобразователей
Акустическим свойствам
Акустической оптимизации
Акустического излучения
Алфавитно цифрового
Алгебраическими уравнениями
Алгебраическим уравнениям
Меню:
Главная страница Термины
Популярное:
Где используются арматурные каркасы Суперпроект Sukhoi Superjet Что такое экология переработки нефти Особенности гидроабразивной резки твердых материалов Какие существуют горные машины Как появился КамАЗ Трактор Кировец К 700 Машиностроение - лидер промышленности Паровые котлы - рабочие лошадки тяжелой промышленности Редкоземельные металлы Какие стройматериалы производят из отходов промышленности Как осуществляется производство сварной сетки